《化工原理》上册考试题1.（20分）如图所示，油在光滑管中以u=2m/s的速度流动，油的密度ρ=920kg/m3，管长L=3m，直径d=50mm，水银压差计测得R=15.0mm。

试求：（1）油在管中的流动形态；（2）油的粘度；（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流：λ=64/R e；湍流：λ=0.3164/R e0.25。

2. （20分）如图所示，已知：D = 100mm，d = 50mm，H = 150mm，ρ气体= 1.2kg/m3。

当U形管读数R = 25mm时，将水从水池中吸入水平管中，问此时气体流量V为多少m3/s （阻力可忽略）。

3. （16分）如图示循环管路，离心泵的安装高度H g=3m，泵特性曲线可近似表示为：H=23-1.43×105Q2，式中Q以m3/s表示。

吸入管长（包括全部局部阻力的当量长度）为10m，排出管长（包括全部局部阻力的当量长度）为120m，管内径均为50mm，假设摩擦系数λ=0.02，水温20℃。

试求：（1）管路内的循环水量为多少？（2）泵进、出口压强各为多少？4. （40分）如图所示，用清水泵将池A中水打到高位槽B中，泵的特性曲线可用H=25－0.004Q2表达，式中Q的单位为m3/h，吸入管路的阻力损失为4m水柱，泵出口处装有压力表，泵的阻力损失可忽略。

管路为Ф57×3.5mm钢管。

管路C处装有一个调节阀，调节阀在某一开度时的阻力系数ζ=6.0，两U形管压差计读数R1=800mm，R2=700mm，指示液为CCl4（密度ρ0=1600kg/m3），连通管指示液面上充满水，水的密度ρ=1000 kg/m3，求：（1）管路中水的流量为多少？（单台泵）（2）泵出口处压力表读数为多少？（单台泵）（3）并联一台相同型号离心泵，写出并联后泵的特性曲线方程；（4）若并联后管路特性曲线方程L=13.5＋0.006Q2，求并联后输水量为多少m3/hB45．（15分）某液体由一敞口贮槽经泵送至精馏塔，管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离为12m，流体经换热器的压力损失为0.3kgf/cm2，精馏塔压强为1kgf/cm2（表），排出管路为Φ114×4mm的钢管，管长为120m（包括局部阻力的当量长度），流速为1.5m/s，液体比重为0.96，摩擦系数为0.03，其它物性参数均与水极为接近。

泵吸入管路压力损失为1m，吸入管径为Φ114×4mm。

（1）试通过计算，选择下列较合适的离心泵。

（2）泵与贮槽液面间的最大垂直距离不能超过多少米？注：当地大气压为736mmHg。

型号Q(m3/h) H(m) η(%) H s (m)2B19 22 16 66 6.03B57A 50 37.5 64 6.44B91 90 91 68 6.26. （18分）在如图所示的管路系统中，有一直径为Ф38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C0为0.63，流体流经孔板流量计的永久压降为6×104Pa，AB段摩擦系数λ为0.022，试计算：（1）流体流经AB段的压强差；（2）若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。

已知：操作条件下所输送液体的密度为870kg/m3，U形管中的指示液为汞，其密度为13600 kg/m3。

孔板流量计7. （18分）在如图所示的管路系统中，用离心泵将40℃的油品（ρ=800 kg/m3）由容器A 送至罐B，全部管线的直径均为Ф57×3.5mm，在其中装有孔径为20mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C0为0.63，今测得孔板流量计读数R为0.6m，指示液为汞。

泵前后压力表读数分别为0.8at和4.8at（两压力表间的垂直距离很小，可忽略）。

容器A液面上方压强为0.64at（表），罐B则与大气相通。

在操作过程中，A、B液面及其上方的压强均保持不变，油品在管内的流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。

试求：（1）泵在该流量下的有效扬程（m）；（2）自A至B全部管线的总当量长度（包括局部阻力的当量长度）。

8. （20分）用离心泵将密闭储槽中20℃的水（密度为1000kg/m）通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。

两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg （真），泵进口处真空表P2读数为294 mmHg（真）。

出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d0＝70mm，流量系数C0＝0.7，U形管水银压差计读数R＝170mm。

已知管路总能量损失为44J/kg，试求：（1）出口管路中水的流速；（2）泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少？（已知P2与P3相距0.1m）9. （32分）如图所示，槽内水位维持不变。

槽底部与内径为100mm的钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U形管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。

（1）当闸阀关闭时测得R = 600mm，h = 1500mm；当闸阀部分开启时，测得R = 400mm，h = 1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3？（2）当阀全开时（取闸阀全开l e/d = 15，λ= 0.018），测压点B处的压力为多少Pa（表压）。

10. （28支管1去罐C，支管2去容器D。

已知罐C的真空度为367.8mmHg，容器D的表压为0.01962MPa，两容器之间液面差为7m。

泵的特性曲线为H = 35 – 14.4Q2（H—m，Q—m3/min）。

两支管的数据如下表：支管1 支管2 支管总长（包括当量长度），（m）42.9 100管内径（mm）50 100摩擦系数0.021 0.018 现将一U形管压差计（内装四氯化碳，密度为1603 kg/m3）接到支管1上长4m的直管段的两端，其读数为0.142m ，试求： （1）两支管的流量比V 2/V 1； （2）泵的有效功率（kW ）。

11. （20分）如图所示，管路由φ57×3.5mm 钢管组成，管长18m ，有标准直角弯 头两个（ζ= 0.75），闸门阀一个 （ζ= 0.17），直管阻力系数为0.029，高位槽内水面距管路出口的垂直距离 为9m 。

试求：（5）管路出口流速及流量；（6）若在管路出口装一直径为25mm的喷嘴，喷嘴的局部阻力系数为 ζ= 0.5，管路出口流速和流量为 多少？（7）改变喷嘴尺寸，可能获得的最大喷出速度为多少？（设喷嘴ζ= 0.5不变）（8）若将流体视为理想流体，安装喷嘴前后流量各为多少？12. （20分）如图所示的输水系统，输水量为36m 3/h ，输水管路均为φ80×2mm 的钢管。

已知：吸入管路的阻力损失为2J/kg ，排出管路的压头损失为0.5mH 2O ，排出管路上压力表的读数为2.5kgf/cm 2，试求： （2）水泵的升扬高度；（2）水泵的轴功率（kW ），设泵的效率η= 70%； （3）吸入管路上U 形管压差计的读数R （mm ）。

设指示剂上液面至连接点距离h 为0.68m 。

（4）若泵的允许吸上真空高度H s = 6.5m ，水温为20℃，校核此系统的安装高度是否合适？若水温升高至60℃，此系统的安装高度是否合适？60℃水的饱和蒸汽压为149.4mmHg 。

注：当地大气压为9.8×104Pa ，ρ水 = 1000kg/ m 3 。

压力表13. （22分）如图所示，用泵将水由低位槽打到高位槽（均敞口，且液面保持不变）。

已知两槽液面距离为20m，管路全部阻力损失为5m水柱，泵出口管路内径为50mm，其上装有U形管压强计，AB长为6m，压强计读数，R为40mmHg，Rˊ为1200mmHg，H 为1m。

设摩擦系数为0.02。

求：（1）泵的有效功（J/kg）；（2）管路流速（m/s）；（3）A截面压强（kg/cm2）。

14. （16分）：欲用离心泵在两敞口容器间输液，该水泵铭牌标有：流量39.6m3/h，扬程15m，轴功率2.02kW，效率80%，配用2.8 kW 电机，转数1400r/min，今欲在以下情况使用是否可以？如不可以采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明）。

（1）输送比重为1.8的溶液，流量为38 m3/h，扬程30 m。

（2）输送比重为0.8的油类，流量为40 m3/h，扬程30 m。

（3）输送比重为0.9的清液，流量为38m3/h，扬程15 m。

15. （17分）如图所示，从水池用离心泵向高位槽送水，要求送水量为45 m3/h，管路的L ＋∑Le=150 m，槽内的压力为0.2kg（f）/cm2（表压），吸入和排出管路均为φ108×4㎜的光滑管。

（1）试求泵的压头和轴功率。

（泵的效率可取η=0.65，ρH2O=1000kg/m3，μH2O =1cP）（2）若阀门开度和操作条件等不变，现改为输送ρˊ＞ρH2O，粘度与水相近，试示意指明工作点的变化趋势，并定性分析H、Q、N将如何变化？16. （17分）由水库将水打入一水池。

水池水面比水库水面高50m，两水面上的压力均为常压，要求的流量为90m3/h，输水管内径均为Φ156mm。

在阀门全开时，输水管路的管长和各种局部阻力的当量长度的总和为1000m，对所使用的离心泵在Q=65～135 m3/h范围内属于高效区。

在高效区中，泵的性能曲线可以近似地用直线H=124.5－0.392Q表示，此处H为泵的扬程m，Q为泵的流量m3/h。

泵的转速为2900 r/min，管子摩擦系数λ=0.025，水的密度ρ=1000 kg/m3。

求：（1）核算一下此泵能否满足要求？（2）如泵的效率在90m3/h时可取为68％，求泵的轴功率。

如用阀门进行调节，由于阀门关小而损失的功率为多少？（3）如将泵的转速调为2600 r/min，并辅以阀门调节使流量达到要求的90 m3/h ，比第（2）问的情况节约能量百分之多少？17. （17分）某一型号离心泵，用20℃清水为介质测量其单台泵特性曲线可近似表示为H = 50 – 1.1×106Q2（式中Q的单位为m3/s）。

（1）测量时，当流量Q为20m3/h时，用功率表测得电机所消耗的功率为1.5kW，电动机的效率为93%。

泵由电动机通过联轴器直接带动，传动效率为96%。

试求此时的轴功率N和效率η。

（2）若用两台此型号的离心泵从水池向密闭容器供水，适当关闭或开启阀门，两泵即可串联又可并联工作。

如图所示，已知水池和容器内液面间的高度差为10m，容器内压强为98.1kPa（表压），管路总长为20m（包括各种管件的当量长度，但不包括阀门A），管径为50mm。